材料力学第01章绪论(2015版).ppt

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1、材 料 力 学,Mechanics of Matericals,第1章（目录）,第1章（目录）,第一章 绪 论,材料力学,第一章 绪论,1.1 材料力学的任务,1.1 材料力学的任务（目录）,1.1 材料力学的任务,一、理论力学与材料力学的比较,理论力学 材料力学,刚体,变形体,外力和运动,内力和变形,平衡方程,截面法 + 平衡方程,一、理论力学与材料力学的比较,1.1 材料力学的任务,二、材料力学的任务,1.三个名词,组成机器或建筑物的部件,构件的重量和作用在构件上的外力,在载荷作用下构件的形状和尺寸的改变,二、材料力学的任务（1三个名词）,也称为形变,1.1 材料力学的任务,为设计既安全又

2、经济的构件提供理论和计算方法,即：研究构件的强度、刚度和稳定性问题,2.材料力学的任务,即：构件保持原有平衡形式的能力,构件抵抗破坏的能力,构件抵抗变形的能力,构件抵抗失稳的能力,二、材料力学的任务（2材料力学的任务）,1.1 材料力学的任务,2000年12月1日下午2:30左右，东莞市厚街镇赤岭工业区内，一幢擅自由一层加至到三层的私人建筑物突然发生整体倒塌。当场上百人被埋，至少8人死亡，32人受伤。,二、材料力学的任务（实例）,1.1 材料力学的任务,2008年 1月26日湖北咸宁供电公司输电部员工在110千伏桂犀线38号铁塔上破冰抢修,二、材料力学的任务（实例）,1.1 材料力学的任务,2

3、008年1月31日下午，湖北咸宁学院篮球场风雨棚不堪积雪重压，发生坍塌。正在球场内打球的11名学生被砸伤，其中1人经抢救无效死亡。,二、材料力学的任务（实例）,1.1 材料力学的任务,受连日的恶劣天气影响，位于江西省南昌县泾口乡水各村的220千伏南梅I线0075号高压铁塔倒塌。该塔的倒塌给南昌至抚州方向的供电造成较大影响。（2008年2月1日摄）,二、材料力学的任务（实例）,1.1 材料力学的任务,2008年2月1日，贵州电建二公司工人正在抢修位于龙里县210国道附近观音山上垮塌的电网。 由于贵州出现持续低温、凝冻天气，电网线上的覆冰加厚。,二、材料力学的任务（实例）,1.1 材料力学的任务,

4、二、材料力学的任务（实例）,中新网台州2008年8月21日电：,2008年8月21日上午，甬台温铁路浙江黄岩金寺堂特大桥工程项目38号墩0号块梁板发生坍塌事故，240多吨的梁板掉落，埋住4人，其中2人死亡。 据“821”事故情况通报，现初步查明事故系施工人员擅自拆除翼板部位支撑钢管时支架失稳导致。,1.1 材料力学的任务,3.材料力学的研究方法,提出构件的内力和变形的理论计算公式,测定材料的力学性能,测量构件的内力和变形,检验理论计算公式的正确性与误差,二、材料力学的任务（3材料力学的研究方法）,1.1 材料力学的任务,三、材料力学与其它课程的关系,材料力学是一门技术基础课，,是沟通基础课与专

5、业课的桥梁。,即：以数学和理论力学为基础，,是其它技术基础课和专业课的基础。,力学既是一门基础学科，又是一门应用性很强的学科。,三、材料力学与其它课程的关系（1）,1.1 材料力学的任务,三、材料力学与其它课程的关系,材料力学是一门与工程实际紧密结合的变形固体力学入门的技术基础课，它的研究内容属于两个学科。第一个学科是固体力学，即研究构件在外力和温度作用下的应力和变形，称为应力分析。第二个学科是材料科学中的材料的力学行为，即研究材料在外力和温度作用下的变形性能和失效行为，称为力学性能研究。 材料力学是在实验的基础上，为工程中的构件设计提供理论依据和方法，以保证所设计的构件具有足够的强度、刚度和

6、稳定性。,三、材料力学与其它课程的关系（内容）,1.1 材料力学的任务,三、材料力学与其它课程的关系,如前所述，材料力学是研究材料在载荷作用下所表现出的变形与破坏的性质以及构件抵抗变形、破坏、失稳能力的一门学科。,三、材料力学与其它课程的关系（要求）,构件抵抗破坏、变形、失稳的能力是与材料有关的。,为什么这门课程称为材料力学？,1.1 材料力学的任务,三、材料力学与其它课程的关系,三、材料力学与其它课程的关系（要求）,2.不同的材料在同样的受力情况下的变形是不同的、 所能承受的最大载荷也是不同的(如：铁丝与橡皮 筋)。,1.同一种材料在不同的受力(如受拉和受扭)情况下的 破坏形式是不同的(如：

7、粉笔)；,例如：,1.1 材料力学的任务,三、材料力学与其它课程的关系,三、材料力学与其它课程的关系（要求）,工程实际问题的解决方法(过程): 实际问题力学模型数学模型求解,在材料力学课程的教学过程中，主要： 1.教授学生求解构件的强度、刚度和稳定性等力学问题的技能； 2.培养学生将工程实际问题提炼成力学问题(即力学建模)的能力。, 工程师创新, 力学家创新, 数学家创新,第一章 绪论,1.2 变形固体的基本假设,1.2 变形固体的基本假设（目录）,1.2 变形固体的基本假设,一、变形固体的概念,物质常见的三种状态：固态、液态和气态,变形固体,在载荷的作用下发生变形的固体,一、变形固体的概念,

8、也称为可变形固体,只有固体(固态物质)可以用作构件的材料,二、变形固体的两种变形,又称为残余变形或永久变形,载荷除去后 能 自行消失的变形,载荷除去后不能自行消失的变形,1.2 变形固体的基本假设,二、变形固体的两种变形,是材料本身的一种特性，是指物体在外力作用下发生变形，当外力除去后物体能恢复原来大小和形状的性质。,也是材料本身的一种特性，是指物体在外力下产生永久变形而不破坏的能力。,二、变形固体的两种变形,1.2 变形固体的基本假设,对于给定的材料，当载荷小于某一数值时，所产生的变形是弹性变形；当载荷超过某一数值时，所产生的变形是弹性变形加上塑性变形。,二、变形固体的两种变形,三、变形固体

9、的基本假设,1.连续性假设,认为组成固体的物质不留空隙地充满了固体的整个体积,即：认为固体的性质是连续的,1.2 变形固体的基本假设,三、变形固体的基本假设（1. 连续性假设）,三、变形固体的基本假设,1.连续性假设认为固体的性质是连续的,2.均匀性假设,认为在固体内各处的材料(力学性能)相同,即：认为固体的性质不随坐标变化,1.2 变形固体的基本假设,三、变形固体的基本假设（2. 均匀性假设）,三、变形固体的基本假设,1.连续性假设认为固体的性质是连续的,2.均匀性假设认为固体的性质不随坐标变化,3.各向同性假设,1.2 变形固体的基本假设,三、变形固体的基本假设（3. 各向同性性假设）,固

10、体的各个方向有不同的力学性能的性质,1.2 变形固体的基本假设,三、变形固体的基本假设（各向同性与各向异性）,固体的各个方向有相同的力学性能的性质,三、变形固体的基本假设,1.连续性假设认为固体的性质是连续的,2.均匀性假设认为固体的性质不随坐标变化,3.各向同性假设,认为在固体各个方向的力学性能相同,即：认为固体的性质不随方向变化,1.2 变形固体的基本假设,三、变形固体的基本假设（3. 各向同性性假设）,三、变形固体的基本假设,1.连续性假设认为固体的性质是连续的,2.均匀性假设认为固体的性质不随坐标变化,3.各向同性假设认为固体的性质不随方向变化,1.2 变形固体的基本假设,三、变形固体

11、的基本假设（3个假设）,四、变形的假设,小变形假设,小变形,与构件的原始尺寸相比甚小的变形,1.2 变形固体的基本假设,三、变形固体的基本假设（4.小变形假设）,认为构件的变形是微小的,总之，材料力学是把构件看作是连续的、均匀的 和各向同性的变形固体，研究构件在小变形情况下、 弹性范围内的内力和变形。,1.2 变形固体的基本假设,三、变形固体的基本假设（总结）,第一章 绪论,1.3 杆件变形的基本形式,1.3 杆件变形的基本形式（目录）,1.3 杆件变形的基本形式,一、材料力学的研究对象,1.工程中的构件,杆,板,壳,块,一、材料力学的研究对象（1.工程中的构件）,2.材料力学的研究对象,杆,

12、材料力学的研究对象是杆件,长度远大于其它两个横向尺寸的构件,，简称为杆,1.3 杆件变形的基本形式,一、材料力学的研究对象（2.材料力学的研究对象）,(1)杆的两个主要几何因素,垂直于杆长度方向的截面,各横截面形心的连线,1.3 杆件变形的基本形式,一、材料力学的研究对象（杆的两个主要几何因素）,横截面与轴线之间的关系：,相互垂直,(2)杆的分类,b.按轴线的形式分为：,a.按横截面的形式分为：,本课程主要研究的杆件：,等直杆,横截面沿轴线不变的杆,横截面沿轴线变化的杆,轴线为直线的杆,轴线为曲线的杆,横截面沿轴线不变的直杆,1.3 杆件变形的基本形式,一、材料力学的研究对象（杆的分类）,1.

13、3 杆件变形的基本形式,一、材料力学的研究对象（2.材料力学的研究对象）,可见，材料力学是研究最简单的固体力学问题： 最简单的材料：连续的、均匀的、各向同性的材料 最简单的变形：弹性小变形 最简单的构件：等直杆 但是，材料力学的研究方法可用于研究一些复杂的固体力学问题。,二、杆件的四种基本变形形式,1.轴向拉伸或压缩,1.3 杆件变形的基本形式,二、杆件的四种基本变形形式（1.轴向拉伸或压缩）,2.剪切,1.3 杆件变形的基本形式,二、杆件的四种基本变形形式（2.剪切）,3.扭转,即：,1.3 杆件变形的基本形式,二、杆件的四种基本变形形式（3.扭转）,4.弯曲,即：,1.3 杆件变形的基本形式,二、杆件的四种基本变形形式（4.弯曲）,或：,不管杆件的受力形式如何复杂，最终都可以表示成上述四种基本变形的组合。,1.3 杆件变形的基本形式,二、杆件的四种基本变形形式（组合变形）,例如：,1.3 杆件变形的基本形式,二、杆件的四种基本变形形式（组合变形）,不管杆件的受力形式如何复杂，最终都可以表示成上述四种基本变形的组合。,例如：,第一章 绪论,1.4 材料力学与生产实践的关系,1.4 材料力学与生产实践的关系,(自学),第一章 绪论,本 章 重 点,本章重点,